Isolation of a bone marrow-derived stem cell line with high proliferation potential and its application for preventing acute fatal liver failure

Transplantation of hepatocytes or hepatocyte-like cells of extrahepatic origin is a promising strategy for treatment of acute and chronic liver failure. We examined possible utility of hepatocyte-like cells induced from bone marrow cells for such a purpose. Clonal cell lines were established from the bone marrow of two different rat strains. One of these cell lines, rBM25/S3 cells, grew rapidly (doubling time, approximately 24 hours) without any appreciable changes in cell properties for at least 300 population doubling levels over a period of 300 days, keeping normal diploid karyotype. The cells expressed CD29, CD44, CD49b, CD90, vimentin, and fibronectin but not CD45, indicating that they are of mesenchymal cell origin. When plated on Matrigel with hepatocyte growth factor and fibroblast growth factor-4, the cells efficiently differentiated into hepatocyte-like cells that expressed albumin, cytochrome P450 (CYP) 1A1, CYP1A2, glucose 6-phosphatase, tryptophane-2,3-dioxygenase, tyrosine aminotransferase, hepatocyte nuclear factor (HNF)1 alpha, and HNF4alpha. Intrasplenic transplantation of the differentiated cells prevented fatal liver failure in 90%-hepatectomized rats. In conclusion, a clonal stem cell line derived from adult rat bone marrow could differentiate into hepatocyte-like cells, and transplantation of the differentiated cells could prevent fatal liver failure in 90%-hepatectomized rats. The present results indicate a promising strategy for treating human fatal liver diseases.

A highly potent and specific MET therapeutic protein antagonist with both ligand-dependent and ligand-independent activity

Activation of the MET oncogenic pathway has been implicated in the development of aggressive cancers that are difficult to treat with current chemotherapies. This has led to an increased interest in developing novel therapies that target the MET pathway. However, most existing drug modalities are confounded by their inability to specifically target and/or antagonize this pathway. Anticalins, a novel class of monovalent small biologics, are hypothesized to be "fit for purpose" for developing highly specific and potent antagonists of cancer pathways. Here, we describe a monovalent full MET antagonist, PRS-110, displaying efficacy in both ligand-dependent and ligand-independent cancer models. PRS-110 specifically binds to MET with high affinity and blocks hepatocyte growth factor (HGF) interaction. Phosphorylation assays show that PRS-110 efficiently inhibits HGF-mediated signaling of MET receptor and has no agonistic activity. Confocal microscopy shows that PRS-110 results in the trafficking of MET to late endosomal/lysosomal compartments in the absence of HGF. In vivo administration of PRS-110 resulted in significant, dose-dependent tumor growth inhibition in ligand-dependent (U87-MG) and ligand-independent (Caki-1) xenograft models. Analysis of MET protein levels on xenograft biopsy samples show a significant reduction in total MET following therapy with PRS-110 supporting its ligand-independent mechanism of action. Taken together, these data indicate that the MET inhibitor PRS-110 has potentially broad anticancer activity that warrants evaluation in patients.

Aflatoxin exposure is inversely associated with IGF1 and IGFBP3 levels in vitro and in Kenyan schoolchildren

SCOPE: This study explores the relationship between aflatoxin and the insulin-like growth factor (IGF) axis and its potential effect on child growth.

METHODS AND RESULTS: One hundred and ninety-nine Kenyan schoolchildren were studied for aflatoxin-albumin adduct (AF-alb), IGF1 and IGF-binding protein-3 (IGFBP3) levels using ELISA. AF-alb was inversely associated with IGF1 and IGFBP3 (p < 0.05). Both IGF1 and IGFBP3 were significantly associated with child height and weight (p < 0.01). Children in the highest tertile of AF-alb exposure (>198.5 pg/mg) were shorter than children in the lowest tertile (<74.5 pg/mg), after adjusting for confounders (p = 0.043). Path analysis suggested that IGF1 levels explained ∼16% of the impact of aflatoxin exposure on child height (p = 0.052). To further investigate this putative mechanistic pathway, HHL-16 liver cells (where HHL-16 is human hepatocyte line 16 cells) were treated with aflatoxin B1 (0.5, 5 and 20 μg/mL for 24-48 h). IGF1 and IGFBP3 gene expression measured by quantitative PCR and protein in culture media showed a significant down-regulation of IGF genes and reduced IGF protein levels.

CONCLUSION: Aflatoxin treatment resulted in a significant decrease in IGF gene and protein expression in vitro. IGF protein levels were also lower in children with the highest levels of AFB-alb adducts. The data suggest that aflatoxin-induced changes in IGF protein levels could contribute to growth impairment where aflatoxin exposure is high.

Androgen receptor driven transcription in molecular apocrine breast cancer is mediated by FoxA1

Breast cancer is a heterogeneous disease and several distinct subtypes exist based on differential gene expression patterns. Molecular apocrine tumours were recently identified as an additional subgroup, characterised as oestrogen receptor negative and androgen receptor positive (ER- AR+), but with an expression profile resembling ER+ luminal breast cancer. One possible explanation for the apparent incongruity is that ER gene expression programmes could be recapitulated by AR. Using a cell line model of ER- AR+ molecular apocrine tumours (termed MDA-MB-453 cells), we map global AR binding events and find a binding profile that is similar to ER binding in breast cancer cells. We find that AR binding is a near-perfect subset of FoxA1 binding regions, a level of concordance never previously seen with a nuclear receptor. AR functionality is dependent on FoxA1, since silencing of FoxA1 inhibits AR binding, expression of the majority of the molecular apocrine gene signature and growth cell growth. These findings show that AR binds and regulates ER cis-regulatory elements in molecular apocrine tumours, resulting in a transcriptional programme reminiscent of ER-mediated transcription in luminal breast cancers.

Effects of LL-37 on Human Gingival Fibroblast Function

Background and Objectives: Gingival fibroblasts play a significant role in the innate immune response of the periodontium to bacterial stimulation. A number of microorganisms and their by-products induce a host response that commonly leads to tissue destruction and periodontal disease progression. LL-37 is an antimicrobial peptide which has multiple roles in host defence including immunomodulation and wound-healing. We have investigated the role of LL-37 on the responsiveness of human gingival fibroblasts to microbial challenge from E. coli lipopolysaccharide (LPS) and P. gingivalis LPS, as well as exploring the direct effects of LL-37 on human gingival fibroblasts. Methods: The effect of LL-37 on bacterial LPS-induced expression of IL-6 and IL-8 by gingival fibroblasts was determined by ELISA. The influence of LL-37 on bacterial LPS-induced IκBα degradation in human gingival fibroblasts was investigated by western blot. The direct effects of LL-37 on modulating gingival fibroblasts gene expression were initially determined by DNA microarray analysis and subsequently confirmed by quantitative polymerase chain reaction (Q-PCR) and ELISA analysis of 9 selected genes. Results: Bacterial LPS-induced IL-8 and IL-6 production by human gingival fibroblasts were significantly reduced in the presence of LL-37 at concentrations in the range of 1-10 µg/ml (p<0.05). The presence of LL-37 at a concentration of 5 µg/ml led to a reduction in LPS-induced IκBα degradation by E. coli LPS (100 ng/ml) and P. gingivalis LPS (10 µg/ml). LL-37 (50 µg/ml) significantly altered the gene expression of 367 genes in human gingival fibroblasts by at least 2-fold. CXCL1, CXCL2, CXCL3, IL-24, IL-8, CCL2, and SOCS3 mRNA were significantly upregulated by LL-37 (p<0.05). LL-37 also significantly stimulated expression of IL-8, hepatocyte growth factor (HGF) and CXCL1 (p<0.05) at the protein level. Discussion: LL-37 plays an important role in the innate immune response due to its broad spectrum antimicrobial and immunomodulatory activity. The ability of LL-37 to directly regulate expression of a range of genes, central to the pathogenesis of periodontitis, identifies multiple roles for the peptide in host homeostasis.

The role of LL-37 in periodontal wound healing

Introduction: As a result of chronic inflammation during periodontal disease the junctional epithelium becomes micro-ulcerated. The inflammatory process is mediated by both bacterial and host cell products. Host defence peptides such as defensins, secretory leucocyte protease inhibitor (SLPI) and the sole human cathelicidin, LL-37, are secreted by both periodontal cells and neutrophils into gingival crevicular fluid (GCF). They have the ability to modulate the immune response in periodontitis and are thought to have a potential role in periodontal wound healing. Objectives: The aims of this study were to determine the role of LL-37 in the production of Interleukin (IL)-8, IL-6, hepatocyte growth factor (HGF) and basic-fibroblast growth factor (bFGF) by gingival fibroblasts. The role of LL-37 in modulating total matrix metalloproteinase (MMP) activity and expression of tissue inhibitors of metalloproteinase (TIMP)-1 and -2 by gingival fibroblasts was also investigated. Methods: Primary gingival fibroblasts were co-cultured with concentrations of LL-37 (1, 5 and 10µg/ml) for 24 hours and their supernatants tested for levels of IL-8 and IL-6, HGF, bFGF, TIMP-1 and TIMP-2 by ELISA. Rates of MMP turnover in the supernatants were tested by fluorogenic assay using fluorescence resonance energy transfer (FRET) peptide substrates. Cytotoxicity was measured by MTT assay. Statistical significance was measured using the independent t-test and p<0.05 was considered significant. Results: LL-37 significantly upregulated levels of IL-8, IL-6, HGF, bFGF and TIMP-1 (p<0.05) in a dose-dependent fashion. LL-37 significantly decreased the total MMP activity (p<0.05). None of the LL-37 concentrations tested were cytotoxic to gingival fibroblasts. Conclusion: These results indicate that LL-37 is involved in periodontal wound healing. LL-37 increased levels of proinflammatory cytokines and increased levels of growth factors involved in re-epithelialisation. LL-37 has the ability to regulate remodelling of the periodontium by controlling MMP overactivity both directly and by stimulating production of inhibitors by gingival fibroblasts.

Using genomics for drug discovery in medulloblastoma

Tese de doutoramento, Medicina (Neurocirurgia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

Role of plasmodium translationally repressed gene products in malaria transmission

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Microbiologia e Parasitologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2015

The effect of acute alcohol exposure on hepatic oxidative stress and function: prevention by micronutrients

Alcohol binge drinking, especially in teenagers and young adults is a major public health issue in the UK, with the number of alcohol related liver disorders steadily increasing. Understanding the mechanisms behind liver disease arising from binge-drinking and finding ways to prevent such damage are currently important areas of research. In the present investigation the effect of acute ethanol administration on hepatic oxidative damage and apoptosis was examined using both an in vivo and in vitro approach; the effect of micronutrient supplementation prior and during ethanol exposure was also studied. The following studies were performed: (1) ethanol administration (75 mmol/kg body weight) and cyanamide pre-treatment followed by ethanol to study elevated acetaldehyde levels with liver tissue analysed 2.5, 6 and 24 hours post-alcohol; (2). Using juvenile animals, 2% betaine supplementation followed by acute ethanol with tissue analysed 24 hrs post ethanol; and (3). Micronutrient supplementation during concomitant ethanol exposure to hepG2 cells. It was found that a single dose of alcohol caused oxidative damage to the liver of rats at 2.5 hr post-alcohol as evidenced by decreased glutathione levels and increased malondialdehyde levels in both the cytosol and mitochondria. Liver function was also depressed but there were no findings of apoptosis as cytochrome c levels and caspase 3 activity was unchanged. At 6 hours, the effect of ethanol was reduced suggesting some degree of recovery, however, by 24 hours, increased mitochondrial oxidative stress was apparent. The effect of elevated acetaldehyde on hepatic damage was particularly evident at 24 hours, with some oxidative changes at earlier time points. At 24 hours, acetaldehyde caused a profound drop in glutathione levels in the cytosol and hepatic function was still deteriorating. Studies examining ethanol exposure to juvenile livers showed that glutathione levels were increased, suggesting an overtly protective response not seen in with older animals. It also showed that despite cytochrome c release into the cytosol, caspase-3 levels were not increased. This suggests that ATP depletion is preventing apoptosis initiation. Betaine supplementation prevented almost all of the alcohol-mediated changes, suggesting that the main mechanism behind alcohol-mediated liver damage is oxidative stress. Results using the hepG2 cell line model showed that micronutrients involved in glutathione synthesis can protect against hepatocyte damage caused by alcohol metabolism, with reduced reactive oxygen species and increased/maintained glutathione levels. In summary, these results demonstrate that both acute alcohol and acetaldehyde can have damaging effects to the liver, but that dietary intervention may be able to protect against ethanol induced oxidative stress.

La transplantation d’hépatocytes chez le rat Long Evans Cinnamon, modèle animal de la maladie de Wilson

La maladie de Wilson est une maladie héréditaire due à un déficit du transporteur du cuivre, l’ATP7B. Cette maladie se présente sous forme d’insuffisance hépatique aiguë ou chronique, pour lesquels le traitement médical actuel consiste en l’administration d’agents chélateurs, ce qui ne résulte cependant pas en une guérison complète de la maladie. La transplantation orthotopique du foie est le seul traitement définitif actuellement, avec tous les désavantages qu’elle comporte. Un traitement alternatif à cette option est donc souhaitable. Cette étude porte sur la faisabilité de la transplantation d’hépatocytes chez le modèle animal de la maladie de Wilson, le rat Long Evans Cinnamon (LEC), avec pour buts d’en déterminer la sécurité et l’efficacité tant sur le plan clinique (amélioration de la survie, prévention de l’hépatite) que pathologique. Douze rats LEC ont reçu une injection intrasplénique de 2,6 x 105 – 3,6 x 107 hépatocytes prélevés chez des rats donneurs de souche LE. Ils ont été suivis durant 6 mois puis sacrifiés. Ils ont ensuite été comparés à un groupe contrôle de douze autres rats LEC. Aucune différence significative n’a été notée au niveau du poids, du bilan hépatique et des concentrations de cuivre biliaire et hépatique. Cependant, une amélioration de l’activité oxydase de la céruloplasmine post-transplantation a été démontrée chez le groupe de rats transplantés (49,6 ± 31,5 versus 8,9 ± 11,7). Les rats transplantés ont aussi eu une amélioration sur tous les critères histologiques étudiés. Enfin, l’ARNm de l’atp7b a été retrouvé chez 58% des rats transplantés avec un taux d’expression de 11,9% ± 13,6 par rapport à un rat LE normal. L’immunohistochimie a quant à elle démontré la présence de l’atp7b chez tous les rats transplantés. Les résultats obtenus sont considérés favorables à ce traitement alternatif, et indiquent que la transplantation d’hépatocytes est une technique sécuritaire qui peut contribuer à renverser le processus pathologique en cours dans la maladie de Wilson.

Statut des transporteurs du cholestérol au niveau de l'intestin et du foie dans le diabète de type 2

La résistance à l’insuline et le diabète de type 2 (DT2) sont caractérisés par une hyperlipidémie. Le but de cette étude est de déterminer si le DT2 contribue au dérèglement du métabolisme du cholestérol au niveau du petit intestin et du foie du Psammomys obesus, un modèle animal nutritionnel d’induction de la résistance à l’insuline et du DT2. L’absorption intestinale du cholestérol est diminuée chez les animaux diabétiques. Cette diminution est associée à une baisse (i) de l’expression génique et protéique de NPC1-L1 qui joue un rôle primordial dans l’absorption du cholestérol au niveau des entérocytes; et (ii) de l’ARNm de l’ABCA1 responsable de l’efflux de cholestérol des cellules intestinales à l’apolipoprotéine A-I et aux HDLs. En ce qui a trait aux transporteurs SR-B1 et Annexin II, aucune différence n’a été observée au niveau intestinal. Toutefois, une diminution significative de l’expression génique de l’ABCG5, un intervenant majeur dans la sécrétion du cholestérol des entérocytes vers la lumière intestinale, est mesurée chez les animaux diabétiques. De plus, l’expression protéique est diminuée pour le PCSK9 et augmentée pour le LDLr au niveau du jéjunum, tandis que la quantité de protéine de l’enzyme HMG-CoA réductase est régulée à la baisse chez les Psammomys obesus diabétiques. Finalement, de tous les facteurs de transcription testés seule une augmentation de LXR et une diminution de PPAR/δ sont détectées au niveau de l’intestin. Au niveau hépatique, il y a (i) une augmentation de la masse protéique de NPC1-L1, SR-BI et Annexin II; (ii) une élévation l’ARNm de SR-BI; (iii) une diminution du contenu protéique de ABCG8 et de l’expression génique de l’ABCG5 et de l’ABCA1; et (iv) une élévation de l’ARNm de LXR et de PPAR/δ, tout comme une baisse de l’expression protéique de SREBP-2. Somme toute, nos résultats montrent que le développement du diabète de type 2 chez le Psammomys obesus entraîne un changement dans la machinerie intra-entérocytaire et hépatocytaire, qui mène à un dérèglement de l’homéostasie du cholestérol.

Lien entre l'hémostase et le développement néoplasique : rôle spécifique du facteur tissulaire et de l'inhibiteur du facteur tissulaire

Il est reconnu, depuis une centaine d’années, que des désordres de la coagulation, regroupés sous le terme de coagulopathies, sont souvent associés au développement néoplasique. Pendant de nombreuses années, ces coagulopathies furent souvent reconnues comme une simple conséquence du développement du cancer. D’ailleurs, pour les cliniciens, l’apparition de ces anomalies sanguines constitue souvent le premier signe clinique d’un cancer occulte. Toutefois, l’étude approfondie du lien existant entre le système hémostatique et le cancer indique que différents facteurs hémostatiques vont interagir avec soit l’environnement tumoral ou soit la tumeur elle-même et influencer le développement du cancer. Au cours de nos travaux, nous avons porté une attention particulière à deux protéines jouant un rôle primordial dans l’hémostase. Le facteur tissulaire (TF) et l’inhibiteur du facteur tissulaire (TFPI) peuvent jouer des rôles pro- ou anti-néoplasique, et ce indépendamment de leurs fonctions hémostatiques normales. Dans le premier volet de cette thèse, nous avons étudié les propriétés antiangiogéniques de TFPI. L’angiogenèse, soit la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir du réseau pré-existant, est reconnue comme étant une étape clée du développement tumoral. D’après nos travaux, le TFPI peut inhiber la formation de structures de type capillaire des cellules endothéliales (CEs) de la veine ombilicale humaine (HUVEC), et ce à une IC 50 de 5 nM, soit la concentration physiologique de l’inhibiteur. De plus, le TFPI bloque la migration des cellules endothéliales lorsque ces dernières sont stimulées par la sphingosine-1-phosphate (S1P), une molécule relâchée lors de l’activation des plaquettes sanguines. Cette inhibition de la migration cellulaire s’explique par l’effet du TFPI sur l’adhésion des CEs. En effet, TFPI inhibe la phosphorylation de deux protéines clées participant à la formation des complexes d’adhésion focales soit FAK (focal adhesion kinase) et PAX (paxilin). L’inhibition de ces deux protéines suggère qu’il y ait une réorganisation des complexes focaux, pouvant expliquer la perte d’adhérence. Finalement, des études de microscopie confocale démontrent que les cellules traitées au TFPI changent de morphologie au niveau du cytosquelette d’actine provoquant une désorganisation des structures migratoires (pseudopodes). Les effets du TFPI au niveau de la migration, de l’adhésion et de la morphologie cellulaire sont strictement spécifiques aux cellules endothéliales humaines, puisque aucun n’effet n’est observé en traitant des cellules cancéreuses de glioblastomes (GB) humains, qui sont normalement des tumeurs hautement vascularisées. En résumé, cette première étude démontre que le TFPI est un inhibiteur de l’angiogenèse. Dans le second volet de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux différents rôles de TF, le principal activateur de la coagulation. Cette protéine est également impliquée dans le développement néoplasique et notamment celui des médulloblastomes (MB) chez l’enfant via des fonctions hémostatiques et non-hémostatiques. Nos travaux démontrent que l’expression de TF est induite par la voie de signalisation de HGF (hepatocyte growth factor) et de son récepteur Met. Cet effet de HGF/Met semble spécifique aux MB puisque HGF ne peut stimuler l’expression de TF au niveau des cellules cancéreuses de glioblastomes. TF, exprimé à la surface des cellules médulloblastiques (DAOY), est responsable de l’activité pro-thrombogénique de ces cellules, ainsi qu’un acteur important de la migration de ces cellules en réponse au facteur VIIa (FVIIa). De plus, en étudiant 18 spécimens cliniques de MB, nous avons établi un lien entre l’intensité d’expression de TF et de Met. L’importance de cette corrélation est également suggérée par l’observation que les cellules exprimant les plus forts taux de TF et de Met sont également les plus agressives en termes d’index de prolifération et de dissémination métastatiques. En résumé, ces travaux représentent le point de départ pour la mise au point de TF comme un marqueur diagnostique clinique dans les cas de tumeurs du cerveau pédiatriques. De plus, l’élucidation de la voie de signalisation moléculaire responsable de l’expression de TF permet de mieux comprendre la biologie et le fonctionnement de ces tumeurs et de relier le profil d’expression de TF aux phénotypes agressifs de la maladie. Il est reconnu que HGF peut également jouer un rôle protecteur contre l’apoptose. Dans le troisième volet de cette thèse, nous avons remarqué que cette protection est corrélée à l’expression de TF. En réduisant à néant l’expression de TF à l’aide de la technologie des ARN silencieux (siRNA), nous démontrons que HGF ne protège plus les cellules contre l’apoptose. Donc, TF médie l’activité anti-apoptotique de HGF. TF assume cette protection en inactivant la phosphorylation de p53 sur la sérine 15, empêchant ainsi la translocation de p53 au noyau. Finalement, l’expression de TF et son interaction avec le FVIIa, au niveau des cellules médulloblastiques favorise la survie de ces dernières et ce même si elles sont soumises à de fortes concentrations de médicaments couramment utilisées en cliniques. Ce troisième et dernier volet démontre l’implication de TF en tant que facteur impliqué dans la survie des cellules cancéreuses, favorisant ainsi le développement de la tumeur. Dans son ensemble, cette thèse vise à démontrer que les facteurs impliqués normalement dans des fonctions hémostatiques (TFPI et TF) peuvent contribuer à réguler le développement tumoral. Tout système physiologique et pathologique est dépendant d’un équilibre entre activateur et inhibiteur et la participation de TF et de TFPI à la régulation du développement néoplasique illustre bien cette balance délicate. Par sa contribution anti- ou pro-néoplasique le système hémostatique constitue beaucoup plus qu’une simple conséquence du cancer; il fait partie par l’action de TF des stratégies élaborées par les cellules cancéreuses pour assurer leur croissance, leur déplacement et leur survie, alors que TFPI tente de limiter la croissance tumorale en diminuant la vascularisation.

Rôle de la protéine phosphatase PPM1A dans l'homéostasie hépatique du glucose et des lipides

L’insuline est une hormone essentielle qui induit des réponses complexes dans l’organisme pour maintenir l’homéostasie du glucose et des lipides. La résistance à son action est un phénomène pathologique observé dans un large éventail de situations, allant de l’obésité et du syndrome métabolique à la stéatose hépatique et au diabète de type 2, qui aboutissent au développement de l’athérosclérose et de la mortalité. Des avancées remarquables ont été réalisées dans notre compréhension des mécanismes moléculaires responsables du développement de la résistance à l’action de l’insuline. En particulier, l’induction d’un stress cellulaire par des taux élevés d’acides gras libres (AGL) et des cytokines, via l’activation des protéines Ser/Thr kinases, qui augmente la phosphorylation sur des résidus sérine, des molécules critiques impliquées dans la signalisation insulinique (p. ex. IR, IRS et p85) et conduit à la diminution de la réponse cellulaire à l’insuline. Cependant, la plupart des chercheurs ont limité leur travail dans l’investigation du rôle des protéines kinases susceptibles de modifier la réponse cellulaire à l’insuline. Donc, peu de données sont disponibles sur le rôle des Protéines Ser/Thr phosphatases (PS/TPs), même si il est bien établi que la phosphorylation de ces protéines est étroitement régulée par un équilibre entre les activités antagonistes des Ser/Thr kinases et des PS/TPs. Parmi les PS/TPS, PPM1A (également connu sous le nom PP2Cα) est une phosphatase particulièrement intéressante puisqu’il a été suggéré qu’elle pourrait jouer un rôle dans la régulation du métabolisme lipidique et du stress cellulaire. Ainsi, en se basant sur des résultats préliminaires de notre laboratoire et des données de la littérature, nous avons émis l’hypothèse selon laquelle PPM1A pourrait améliorer la sensibilité à l’insuline en diminuant l’activité des protéines kinases qui seraient activées par le stress cellulaire induit par l’augmentation des AGL. Ces effets pourraient finalement améliorer le métabolisme glucidique et lipidique dans l’hépatocyte. Ainsi, pour révéler le rôle physiologique de PPM1A à l’échelle d’un animal entier, nous avons généré un modèle animal qui la surexprime spécifiquement dans le foie. Nous décrivons ici notre travail afin de générer ce modèle animal ainsi que les premières analyses pour caractériser le phénotype de celui-ci. Tout d’abord, nous avons remarqué que la surexpression de PPM1A chez les souris C57BL/6J n’a pas d’effets sur le gain de poids sur une longue période. Deuxièmement, nous avons observé que PPM1A a peu d’effets sur l’homéostasie du glucose. Par contre, nous avons montré que sa surexpression a des effets significatifs sur l’homéostasie du glycogène et des triglycérides. En effet, nous avons observé que le foie des souris transgéniques contient moins de glycogène et de triglycérides que le foie de celles de type sauvage. De plus, nos résultats suggèrent que les effets de la surexpression de PPM1A pourraient refléter son impact sur la synthèse et la sécrétion des lipides hépatiques puisque nous avons observé que sa surexpression conduit à l’augmentation la triglycéridémie chez les souris transgéniques. En conclusion, nos résultats prouvent l’importance de PPM1A comme modulateur de l’homéostasie hépatique du glucose et des lipides. Des analyses supplémentaires restent cependant nécessaires pour confirmer ceux-ci et éclaircir l’impact moléculaire de PPM1A et surtout pour identifier ses substrats.

Pathogenèse de l’hépatite autoimmune : influence des gènes, du sexe, de l’âge et de l’environnement

L’hépatite autoimmune (HAI) résulte d’une perte de tolérance du système immunitaire envers des antigènes de l’hépatocyte. Elle peut se présenter sous forme d’hépatite aiguë, parfois fulminante, ou comme une maladie chronique menant progressivement à une cirrhose hépatique. En absence de traitement, cette maladie est fatale. La pathogenèse de l’HAI et les mécanismes responsables de sa progression restent inconnus à ce jour. L’objectif global de ce projet est d’examiner les facteurs prédisposants et les mécanismes immunologiques responsables de l’apparition et de la progression de l’HAI. Pour permettre l’étude de la pathogenèse de l’HAI, nous avons développé un modèle murin expérimental d’hépatite autoimmune de type 2. Celui-ci est basé sur la xénoimmunisation de souris C57BL/6 avec les deux antigènes ciblés dans l’HAI de type 2 chez l’homme (CYP2D6 et FTCD). Par mimétisme moléculaire, le système immunitaire de ces souris réagit contre les protéines murines homologues et une HAI s’ensuit. Ce modèle expérimental présente la plupart des caractéristiques histologiques, biochimiques et sérologiques d’une HAI de type 2. Les souris développent une inflammation autoimmune chronique avec présence d’hépatite d’interface et d’infiltrations intralobulaires, un infiltrat composé majoritairement de lymphocytes T CD4+ mais aussi de lymphocytes T CD8+ et B, d’une élévation des ALT sériques, des niveaux d’immunoglobulines G circulantes augmentés ainsi que d’autoanticorps anti-LKM1 et anti-LC1. L’étude de l’influence du bagage génétique a permis de définir l’importance relative des gènes du CMH et des gènes non-CMH sur le développement d’une HAI. Les gènes du locus CMH sont essentiels mais insuffisants pour mener au développement d’une HAI et donc, la susceptibilité génétique à l’HAI est comme chez l’homme, multigénique. Les patients atteints d’HAI de type 2 sont généralement des jeunes filles. L’étude des influences de l’âge et du sexe dans ce modèle a permis de montrer que les souris femelles avant et au début de leur maturité sexuelle sont plus susceptibles au développement d’une HAI de type 2. De plus, les femelles ont un nombre réduit de lymphocytes T régulateurs, ce qui leur confère une susceptibilité accrue comparé aux mâles. L’ensemble de ces travaux nous a conduits à proposer un mécanisme où le développement d’une HAI chez les femelles d’un âge particulier résulterait de l’activation de cellules T CD4+ autoréactives ayant échappé aux mécanismes de tolérance centrale, via un mécanisme de mimétisme moléculaire avec un antigène exogène. En présence d’une tolérance périphérique réduite due à un faible nombre de cellules T régulatrices, les cellules T autoréactives proliféreraient et activeraient des cellules B autoréactives entraînant la sécrétion d’autoanticorps. L’activation subséquente de cellules T CD8+ cytotoxiques spécifiques amènerait la lyse des hépatocytes et la relâche d’autoantigènes permettant la perpétuation de l’autoimmunité.

Le rôle de l’inflammation dans le développement des complications neurologiques associées à l’insuffisance hépatique aiguë chez la souris

L’insuffisance hépatique aiguë (IHA) se caractérise par la perte soudaine de la fonction hépatique résultant de la nécrose massive des hépatocytes en l’absence de pathologie hépatique préexistante. L’IHA s’accompagne de perturbations métaboliques et immunologiques qui peuvent entraîner l’apparition de complications périphériques et cérébrales telles qu’un syndrome de réponse inflammatoire systémique (SIRS), une encéphalopathie hépatique (EH), un œdème cérébral, une augmentation de la pression intracrânienne, et la mort par herniation du tronc cérébral. Les infections sont une complication fréquente de l’IHA et elles sont associées à un risque accru de développer un SIRS et une aggravation subséquente de l’EH avec un taux de mortalité augmenté. L’ammoniaque joue un rôle majeur dans les mécanismes physiopathologiques qui mènent au développement de l’EH et de l’œdème cérébral, et des études récentes suggèrent que les cytokines pro-inflammatoires sont également impliquées. Le but de cette thèse est d’étudier le rôle des cytokines pro-inflammatoires circulantes et cérébrales dans le développement de l’EH et de l’œdème cérébral lors d’IHA. Dans l’article 1, nous démontrons que l’inhibition périphérique du facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α) par l’etanercept retarde la progression de l’EH en diminuant le dommage hépatocellulaire, réduisant l’inflammation périphérique et centrale ainsi que le stress oxydatif/nitrosatif hépatique et cérébral associé chez la souris avec une IHA induite par l’azoxyméthane (AOM). Ces résultats démontrent un rôle important du TNF-α dans la physiopathologie de l’EH lors d’IHA d’origine toxique et suggèrent que l’etanercept pourrait constituer une approche thérapeutique dans la prise en charge des patients en attente de transplantation hépatique. Dans l’article 2, nous simulons la présence d’une infection chez la souris avec une IHA induite par l’AOM pour mettre en évidence une éventuelle augmentation de la réponse inflammatoire. Nous démontrons que l’endotoxémie induite par le lipopolysaccharide (LPS) précipite la survenue du coma et aggrave la pathologie hépatique. Les cytokines pro-inflammatoires systémiques et cérébrales sont augmentées de façon synergique par le LPS lors d’IHA et résultent en une activation accrue de la métalloprotéinase matricielle-9 cérébrale qui s’accompagne d’une extravasation d’immunoglobulines G (IgG) dans le parenchyme cérébral. Ces résultats démontrent une augmentation majeure de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BHE) qui contribue à la pathogenèse de l’EH lors d’IHA en condition infectieuse. Les résultats de l’article 3 démontrent que l’augmentation de la perméabilité de la BHE lors d’IHA induite par l’AOM en condition non infectieuse ne résulte pas de l’altération de l’expression des protéines constitutives de la BHE. Dans l’article 4, nous démontrons que l’exposition d’astrocytes en culture à des concentrations physiopathologiques d’ammoniaque ou d’interleukine-1β résulte en l’altération de gènes astrocytaires impliqués dans la régulation du volume cellulaire et dans le stress oxydatif/nitrosatif. Un effet additif est observé dans le cas d’un traitement combiné au niveau des gènes astrocytaires impliqués dans le stress oxydatif/nitrosatif. L’ensemble des résultats de cette thèse démontre un rôle important de l’inflammation périphérique et cérébrale dans la survenue des complications neurologiques lors d’IHA et une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués pourrait contribuer à la mise en place de stratégies thérapeutiques chez les patients atteints d’IHA en attente de transplantation.